Estudio teórico de la interacción de contaminantes agrícolas adsorbidos en soportes sólidos mediante simulaciones computacionales

Abstract

El presente informe sobre el trabajo final de la Licenciatura en Química, se centra en el estudio de la adsorción de herbicidas, comúnmente utilizados en el ámbito de la agricultura, en superficies bidimensionales. La posibilidad de predecir la afinidad de estas moléculas hacia soportes sólidos resulta de gran relevancia en el contexto de la remediación física de herbicidas, cuyo fin es la remoción de contaminantes agrícolas de cursos de agua dulce. Este problema de alto impacto ambiental está siendo estudiado por el grupo de Bioinformática y Biología Computacional del área de Matemática, desde un enfoque teórico-computacional. En este sentido, el trabajo de tesis aquí presentado, nutriéndose de la información recabada con anterioridad, complementa y expande el estudio a nivel molecular, con el objetivo de aportar nuevos elementos y aplicar (e implementar) nuevas técnicas que permitan avanzar en la solución del problema bajo estudio. En efecto, utilizando métodos de dinámica molecular estándar y de fuerza de sesgo adaptativo (ABF), se intenta determinar cuantitativamente el grado de afinidad de ligandos por diferentes superficies de grafeno y óxido de grafeno, calculando la energía libre y la constante de equilibrio de adsorción en los sistemas herbicida-soporte. En particular, se trabajó con los herbicidas glifosato, AMPA y atrazina. En este manuscrito, se recopilan los resultados más relevantes obtenidos durante la investigación, al tiempo que se discuten las perspectivas futuras. El trabajo ha permitido al estudiante adquirir un dominio adecuado en el uso de los paquetes de software NAMD y VMD, lo que le capacita para realizar simulaciones de dinámica molecular en futuros trabajos de investigación, ya sea en este u otros tópicos científicos. Además, se ha logrado poner a punto un protocolo de trabajo específico para generar trayectorias moleculares con el método ABF, lo que representa un avance metodológico significativo para el grupo de trabajo. Los resultados obtenidos y la discusión de los mismos proporcionan conocimientos importantes sobre los sistemas adsorbato-adsorbente estudiados, contribuyendo al entendimiento de la naturaleza de la interacción no enlazante responsable del fenómeno de adsorción.